無麩質食品現狀、品質特性與發(fā)展分析

張寶月, 陳 卓, 沈思含, 陳美含, 吳曉涵, 李 琪, 于修燭, 高 媛

(西北農林科技大學食品科學與工程學院,糧油功能化加工陜西省高校工程研究中心,楊凌 712100)

麩質也稱面筋,是存在于小麥、大麥、燕麥等糧食作物中的蛋白質復合物,主要是谷蛋白,其本質是一種過敏源,可引發(fā)乳糜瀉等病癥[1]。乳糜瀉是遺傳易感人群中常見的自身免疫疾病,臨床表現多種多樣,如腹瀉、嘔吐和便秘。此外,還可能出現腸道以外的病癥,如缺鐵性貧血、骨質疏松、抑郁和頭痛等[2,3]。無麩質食品指不含麩質或麩質含量低于20 mg/kg的食品,其是應對麩質蛋白相關疾病而研發(fā)的新型食品類型[4]。無麩質飲食是目前治療此類病癥最有效的辦法。

隨著世界范圍內乳糜瀉患者的不斷增多,無麩質食品臨床應用的不斷推廣和群體認知水平的逐步提高,無麩質食品市場不斷擴大。此外,越來越多的消費者即使沒有麩質相關的疾病也會選擇無麩質食品,認為遵循無麩質飲食可減少攝取過多的碳水化合物,會更有利于身體健康。據統(tǒng)計,2019年無麩質食品的全球市場份額為216.1億美元,預計2027年其市場規(guī)模將達240億美元[4,5]。由于麩質蛋白廣泛存在于食品和工業(yè)制品中且其對食品感官和營養(yǎng)品質的影響較大,這使得無麩質食品不能完全滿足麩質敏感人群的健康需求[5]。如長期遵循無麩質食品膳食模式易導致營養(yǎng)素(如維生素B、纖維素、鈣、鐵等)缺乏、重金屬超標和脂肪、糖、鹽過剩等問題。另無麩質食品通常存在結構不足,延展性差等質構缺陷[6-8]。因此,開發(fā)新型營養(yǎng)、健康、高品質的無麩質食品以提高麩質不耐受人群的生活質量是當前無麩質食品研究面臨的重大技術挑戰(zhàn)。

文章通過對近年來有關無麩質食品特點、品質改良和未來發(fā)展前景等研究進展進行總結闡述,以期為我國新型無麩質食品的開發(fā)應用、品質提升和市場發(fā)展提供一定的參考。

1 無麩質食品及其種類

1.1 無麩質食品定義

麩質又稱面筋,是一種儲存麥膠谷蛋白和麥谷蛋白的復合物。其主要來源于小麥、大麥、燕麥、黑麥、斯佩爾等糧食作物[1]。生活中常見的主食基本都是含麩質食品,如面包、面條、饅頭、餃子等。而其他谷物粉類,如玉米粉、高粱粉,由于不含麩質,不易制作面食。因此,麩質不僅是食物蛋白質的來源,更是賦予食品良好外觀與口感不可或缺的物質。

國際食品法典委員會(CAC)發(fā)布的《麩質不耐受人群特殊膳食標準》中對無麩質食品的定義為不含麩質或麩質含量低于20 mg/kg的食品,包括天然無麩質食品(如豆類、水果、蔬菜、未加工的肉類、魚類、雞蛋和乳制品)和麩質麥谷類食品的替代品。相比于麩質食品,首先,通過控制麩質食品的攝入,堅持無麩質飲食是當前治療和預防乳糜瀉及其他麩質相關疾病最有效的手段。其次,無麩質食品的營養(yǎng)成分和感官品質存在一定的不足。主要是因為麩質不耐受人群易出現消化不良等癥狀,不能充分吸收礦物質等營養(yǎng)物質。此外,無麩質食品制作過程一般需要除麩質工藝,這會導致其一部分營養(yǎng)物質流失。無麩質食品不含麩質蛋白,難以形成有效網絡結構,這導致產品存在結構易碎、缺乏彈性、口感較差等問題。為了保證口感和風味,無麩質食品常被添加更多的糖和油。這在一定程度上增加了麩質不耐受人群患糖尿病、肥胖等代謝疾病的風險[8]。

1.2 無麩質食品種類

盡管在全世界范圍內無麩質食品深受廣大消費者喜愛。但當前國內市場上無麩質產品種類較單一、選擇性較小[9]。常見的無麩質食品主要有三大類,即主食類、糕點類和飲料類。

1.2.1 主食類

無麩質食品的主食類型有饅頭、面條和米粉等。目前常見的無麩質饅頭有以蕎麥粉為基礎配料的蕎麥芽饅頭,以玉米粉、糯米粉和大豆粉復配的雜糧饅頭,以玉米粉、黃原膠、甲基纖維素、菊粉等復配的玉米饅頭。無麩質饅頭研發(fā)的關鍵技術在于解決其內部結構難以成型、產品孔隙度和持氣率不足等問題[10]。無麩質面條主要有玉米粉和(或)米粉復配的意大利面條;以高梁、大米、馬鈴薯淀粉復配的意大利面條;以高粱、大米、馬鈴薯粉復配的普通面條。此外,秈米粉可增強無麩質面條的彈性、柔軟度,玉米醇溶蛋白可提高面團的穩(wěn)定性等。無麩質米粉主要是以大米粉為原料,添加外源蛋白(乳清蛋白、雞蛋蛋白)等制得。另有以玉米粉和大米粉為原料的糙米粉等。

1.2.2 糕點類

糕點類的無麩質食品主要為面包、蛋糕和餅干等。與其他無麩質食品相比,無麩質面包具有營養(yǎng)豐富,易消化吸收且便于大規(guī)模機械化生產、儲存期長、食用方便等優(yōu)點[11]。當前市場上的無麩質面包主要以大米粉、高粱、玉米粉、玉米淀粉、蕎麥粉[12]和藜麥粉等單一或復配制作而成[13]。制作無麩質蛋糕的原料主要為高粱和大豆。其中,高粱含有蛋白質、脂肪、碳水化合物、膳食纖維等營養(yǎng)成分,同時也是礦物質(鐵、鋅)以及B族維生素的重要來源。此外,高粱醇溶蛋白中的γ-醇溶蛋白具有保持面團彈性的作用,該特點使得面團結構不易松散且可保證口感[14]。同時高粱中的植物蛋白富含多種人體必需氨基酸和不飽和脂肪酸,可替代動物蛋白[15]和預防各種心腦血管疾病[16]。對無麩質餅干而言,目前市場上的無麩質餅干多以玉米粉為原料,可復配菊粉、菊芋粉、蛋白等物質,獲得不同品質特色的餅干產品[17]。

1.2.3 飲品類

當前國內市場上常見的采用無麩質工藝改良制造的飲品主要為啤酒。傳統(tǒng)釀造啤酒的主要原料為含麩質的大麥麥芽、小麥麥芽[18],其制麥和釀造工藝十分成熟[19],但此類啤酒并不適用于乳糜瀉患者。無麩質啤酒的生產過程需增加去除麩質的工藝流程,主要為酶解法和沉淀法。大米、高粱、玉米和燕麥等谷物均可作為生產無麩質啤酒的原料[20]。其中,最有希望成為無麩質啤酒原料的谷物是高粱[21]。這是因為其不含麩質且是主要的釀酒輔料和原料。此外,糯性品種的高粱含有大量的支鏈淀粉和少量的直鏈淀粉,這2種淀粉可以更快地糊化,從而有利于淀粉酶的水解[20],提高啤酒的感官特性。

2 無麩質食品現狀

近年來,隨著醫(yī)學技術的不斷發(fā)展和大眾麩質暴露率的持續(xù)升高,社會對乳糜瀉發(fā)病機制和無麩質飲食群體的研究不斷深入。人們對無麩質食品的認識更加全面,相比于麩質食品,無麩質食品存在營養(yǎng)成分含量低、感官品質較差、潛在重金屬污染等品質缺陷。其中營養(yǎng)成分含量低主要體現在蛋白質、膳食纖維、維生素和礦物質缺乏等。感官品質缺陷主要表現為結構易碎、面團黏度低、保水性差等[22]。再者,麩質不耐受人群易出現砷、汞、鉛和鎘等重金屬過量積累問題。這可能是由于麩質過敏者往往以大米制品代替普通小麥粉制品,而稻米在生長過程中易吸收并造成砷富集[23]。伊利諾伊大學芝加哥分校研究人員對73名6 ～ 80歲無麩質食品人群尿液中的砷含量研究顯示只攝入無麩質食品人群尿液中的砷含量幾乎是正常飲食人群的2倍。意大利的一項研究也表明在排除重金屬直接攝入的可能性后,堅持無麩質飲食人群血液中的汞含量約為正常飲食人群的4倍[24]。另有研究顯示在消除年齡、性別、種族和吸煙情況等顯著影響因素后,堅持無麩質飲食的乳糜瀉患者血液中汞、鉛和鎘的含量也顯著高于正常飲食人群[25]。

此外,為確保無麩質食品原料在采購、生產、包裝和儲存過程中無交叉污染,保證生產控制、檢測、認證等環(huán)節(jié)的順利進行,生產者需要花費較高的原料成本和加工成本,從而導致無麩質食品的價格比普通食品的價格高出3～10倍[26]。因此,如何平衡無麩質食品的價格和品質也是全球無麩質食品生產者面臨的重要技術課題。

2.1 無麩質食品的國外現狀

據報道,西方社會中有多達5%的人主動食用無麩質食品,而13%的人對含麩質蛋白的產品會有選擇敏感性。當前美國市場調研顯示,30%的被調查者正在考慮采取無麩質飲食這樣“健康”的飲食習慣。此外,澳大利亞的一項調查顯示,被調查者只有1.2%的人群被確診為乳糜瀉患者,而有7.3%的人群在日常膳食中會有意識地控制麩質的攝入。目前國際范圍內無麩質食品最受歡迎的食品類型為烘焙食品和固體成型產品,其主要營銷方式是線下零售,主要消費區(qū)域是北美地區(qū)[27-29]。

此外,世界范圍內對無麩質食品管理也在不斷完善。如美國食品藥品監(jiān)督管理局(FDA)提出的“食品標簽,食品的無麩質標識中規(guī)定,如若某食品原料的標簽中含有‘禁用谷物’字樣,則不得使用無麩質標簽”。因為這類原料成分未經除麩質的工藝,極易造成產品中麩質含量超標。同時,FDA還提議建立無谷蛋白(麥醇溶谷蛋白和麥谷蛋白)的定義,以及在食品標簽中使用無谷蛋白的統(tǒng)一條件,從而確保乳糜瀉患者不會被誤導。此外,歐盟、加拿大的無麩質食品限量要求與美國和CAC的規(guī)定一致。澳大利亞、新西蘭和阿根廷實行世界上最嚴格的“無麩質”標準,其限量要求為10 mg/kg,無麩質食品必須通過最敏感的商檢“麩質陰性”,才有資格貼上“無麩質”標簽。

2.2 無麩質食品的國內現狀

由于我國人口基數龐大,麩質不耐受人群的基數日益增加。在無麩質飲食展現出較大發(fā)展?jié)摿Φ耐瑫r無麩質食品市場仍缺乏應有的活力。2012年,我國無麩質致敏源食品市場需求量就已達139.1億美元[30]。與其他發(fā)達國家相比,我國無麩質產品市場仍存在一些問題。首先是生產技術水平普遍較低。目前國內企業(yè)投入研發(fā)無麩質食品的人力、物力較少,尚未形成一個完整的無麩質食品產業(yè)鏈[30],相關技術也不夠成熟,產品營養(yǎng)價值較低,產品保質期較短[27]。其次是國內尚無“無致敏原食品”的相關立法和管理辦法等。當前國內現有的與食品中致敏原標識相關的國家法規(guī)或標準及其實施條例,僅有《預包裝食品中的致敏原成分》涉及食物致敏原標識管理,但該標準并未對致敏原標識作出具體要求[31]。再者,國內消費者對乳糜瀉或無麩質飲食模式的認識不夠。國內大部分乳糜瀉及相關病癥患者并不了解無麩質飲食或并未嚴格控制麩質食品的攝入。研究顯示,我國以面食為主的北方地區(qū)乳糜瀉發(fā)病率比以稻米為主的南方地區(qū)高12倍以上,發(fā)病高峰人群多為20歲以下和40～60歲之間,乳糜瀉患者的總發(fā)病率在1%左右[2]。然而,我國無麩質食品的消費者主要為一線城市中受到過良好教育的青年女性[32]。據此可知,盡管我國有大量的乳糜瀉患者,但由于缺乏相關專業(yè)知識或經濟條件限制等,他們并沒有嚴格進行無麩質飲食。這在一定程度上影響了我國無麩質食品市場的發(fā)展。

3 無麩質食品品質改良技術

隨著食品加工技術的不斷發(fā)展和新型無麩質食品原料的不斷開發(fā),當前對于無麩質食品的品質改良的主要手段為添加不同食品營養(yǎng)素、食品添加劑(抗氧化劑、乳化劑、酶等)或采用新型食品加工技術,具體情況見表1和表2。對無麩質食品營養(yǎng)品質改良的重點為增加其膳食纖維、礦物質含量,增強其抗氧化能力等。而感官品質的改進要點是為彌補無麩質食品中麥谷蛋白和麥膠蛋白的缺失,使其在加工過程中可形成有效的網絡結構,從而增加面團的延展性、賦予產品質地特性等。

表1 無麩質食品營養(yǎng)品質改良技術

表2 無麩質食品感官品質改良技術

目前常用于無麩質食品品質改善的食品成分包括酶類、蛋白類、纖維素類、淀粉類及復合鹽類。此外,還包括一些低麩質或無麩質谷物配粉,如蕎麥粉、苦蕎麥粉、大米粉和高粱粉等。而常采用的食品加工技術為酸面團法、高壓處理和低溫處理等。一般來說,這些處理手段單一或結合使用均會起到改善其營養(yǎng)和感官品質的雙重效果。但添加食品組分的改良效果明顯優(yōu)于采用新型加工技術。如添加纖維素一方面可使其具有較高的吸水率、穩(wěn)定性、韌性、比體積、獲得適宜的硬度和老化率等;另一方面可提高無麩質食品中膳食纖維和總酚的含量,增強其抗氧化能力等。而采用酸面團法制備無麩質食品雖可實現其感官品質的改善,但對其營養(yǎng)價值的提升效果較弱。

除了對無麩質食品品質進行改良外,平衡膳食、營養(yǎng)均衡、個性化飲食也是無麩質飲食人群克服其營養(yǎng)品質缺陷的最佳選擇[61]。如無麩質食品中的脂肪和碳水化合物含量較高,且麩質易感人群飲食中維生素D、維生素K和葉酸的攝入量偏低,這會導致此類人群血糖指數和血糖負荷普遍偏高。因此,在日常飲食中有意識地攝入新鮮果蔬、乳制品和魚類等,可以有效緩解其營養(yǎng)攝入不均衡的問題,亦可降低骨骼亞健康的風險?？傊?規(guī)范營養(yǎng)管理以及進行營養(yǎng)干預,膳食調整,均有利于無麩質飲食人群生活質量的提高[62]。

4 總結與展望

放眼全球市場,雖然無麩質飲食深受消費者的追捧和喜愛,但無麩質產品的質地、風味、口感、營養(yǎng)等與傳統(tǒng)含谷蛋白的產品品質差異較大。此外,還存在價格偏高、種類較少、消費者認識不足、管理體系有待完善等問題。

面對挑戰(zhàn),全球范圍內的無麩質食品市場可從3個方面完善和提升其產品品質和市場活力。一是,大力推進和加強對無麩質食品的科學研究。主要包括新型強營養(yǎng)、高品質無麩質食品的研發(fā),豐富無麩質食品類別,加強無麩質飲食人群營養(yǎng)膳食食譜制定,無麩質食品標準的制定,開發(fā)新型無麩質食品原料、生產和保存技術等降低無麩質食品成本。二是,國內相關部門應提高對無麩質食品監(jiān)管的重視度,進一步規(guī)范無麩質食品的市場。具體措施包括加強乳糜瀉、無麩質飲食的信息普及,完善國內無麩質食品的生產技術和相關管理制度等,完善無麩質食品的法律、法規(guī)等。三是,對該行業(yè)進行宏觀調控,控制無麩質食品品質與價格等,全方位助力我國無麩質食品發(fā)展,進一步激發(fā)我國無麩質食品產業(yè)的活力和促進其健康發(fā)展,為乳糜瀉患者和麩質過敏者提供更優(yōu)的飲食選擇。